一種基于模態(tài)頻率響應(yīng)的振動(dòng)干涉異響的結(jié)構(gòu)nvh分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于模態(tài)頻率響應(yīng)的振動(dòng)干涉異響的結(jié)構(gòu)NVH分析方法。由三維模型建立翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的有限元模型，采用CAE軟件進(jìn)行分析，結(jié)合兩個(gè)結(jié)構(gòu)件通過橡膠襯套連接時(shí)的間隙動(dòng)態(tài)變形情況，得出軸管與軸桿的參考點(diǎn)三個(gè)方向（X，Y，Z）的動(dòng)態(tài)位移值，通過比較這兩個(gè)參考點(diǎn)的位移值及對(duì)應(yīng)的頻率，可計(jì)算出軸管與軸桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)的間隙，然后比較幾何布置尺寸計(jì)算間隙與分析間隙，進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改。本發(fā)明方法縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，響應(yīng)時(shí)間較短且準(zhǔn)確，利于解決結(jié)構(gòu)振動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)干涉異響等工程問題，從而提高整車的NVH性能，對(duì)于整車等系統(tǒng)總成進(jìn)行動(dòng)態(tài)驗(yàn)證設(shè)計(jì)，對(duì)整車研發(fā)具有非常重要指導(dǎo)意義。
【專利說明】一種基于模態(tài)頻率響應(yīng)的振動(dòng)干涉異響的結(jié)構(gòu)NVH分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種基于模態(tài)頻率響應(yīng)的振動(dòng)干涉異響的結(jié)構(gòu)NVH分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中，橡膠襯套作為汽車系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件，其在減振或隔振方面起著重要作用，在汽車運(yùn)動(dòng)過程中，襯套會(huì)受到來自各個(gè)方向的作用力。襯套剛度對(duì)其變形影響較大，為避免和地面或其他部件的頻率產(chǎn)生共振，基于襯套動(dòng)剛度的結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)變形分析，特別是在開發(fā)前期進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉檢查有著重要意義。
[0003]在汽車開發(fā)中，有些系統(tǒng)用單純的靜、動(dòng)態(tài)分析較難滿足開發(fā)要求，像商用車領(lǐng)域里的駕駛室翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，用單純的靜態(tài)分析雖然能計(jì)算強(qiáng)度性能，但是較難準(zhǔn)確計(jì)算振動(dòng)運(yùn)動(dòng)量；而采用動(dòng)力學(xué)仿真分析可以計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)變形量，從而為零件運(yùn)動(dòng)模式設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)間隙，避免干涉產(chǎn)生異響，為產(chǎn)品的準(zhǔn)確開發(fā)提供巨大的技術(shù)支持，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低成本。
[0004]在結(jié)構(gòu)的NVH、強(qiáng)度以及耐久分析中，其靜態(tài)分析技術(shù)相當(dāng)成熟，但汽車結(jié)構(gòu)件通常受到來自各個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)沖擊，各個(gè)零件的振動(dòng)模式不一致，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)干涉而產(chǎn)生異響，從而影響到整車的NVH性能。但是常規(guī)的靜力學(xué)分析很難全面檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)力學(xué)性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種基于模態(tài)頻率響應(yīng)的振動(dòng)干涉異響的結(jié)構(gòu)NVH分析方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種基于模態(tài)頻率響應(yīng)的振動(dòng)干涉異響的結(jié)構(gòu)NVH分析方法，其步驟如下:
O根據(jù)兩個(gè)結(jié)構(gòu)件通過橡膠襯套連接時(shí)的間隙動(dòng)態(tài)變形情況，采用CAE軟件進(jìn)行分析。首先是橡膠襯套參數(shù)收集，即襯套的三個(gè)方向(X，Y，Z向)的動(dòng)剛度曲線，若沒有動(dòng)剛度曲線，則要通過試驗(yàn)測量襯套三個(gè)方向的動(dòng)剛度值；
2)結(jié)構(gòu)部件基本參數(shù)收集,包括軸管、軸桿、安裝支架及底座等幾何尺寸、材料參數(shù)、三維模型；
3)根據(jù)三維模型在商業(yè)軟件Hypermesh中建立機(jī)構(gòu)有限元網(wǎng)格模型,支架采用殼單元建模，底座先采用殼單元建立包絡(luò)網(wǎng)格模型，然后根據(jù)殼單元網(wǎng)格模型建立實(shí)體網(wǎng)格模型，軸桿采用六面體單元建模，提高分析精度，螺栓連接處采用剛性單元連接，焊縫采用殼單元對(duì)應(yīng)連接或剛性單元連接；
4)將建立好的支架、軸管及軸桿等網(wǎng)格模型導(dǎo)入到商業(yè)軟件Abaqus中裝配，建立襯套連接屬性，并賦予襯套動(dòng)剛度值，即每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)一個(gè)剛度；
5)建立分析步，分析步包括兩個(gè)，第一個(gè)分析步為求解模態(tài)分析步，計(jì)算的模態(tài)最高頻率要大于襯套動(dòng)剛度頻率，第二分析步為模態(tài)穩(wěn)態(tài)動(dòng)態(tài)分析步，在穩(wěn)態(tài)分析步中設(shè)置模態(tài)頻率的上、下限值以及求解的個(gè)數(shù)，同時(shí)設(shè)定阻尼，采用直接阻尼方法，即開始模態(tài)到結(jié)果模態(tài)，臨界阻尼比在0.1以下，在分析步中設(shè)置好軸管及軸桿參考點(diǎn)，將這兩個(gè)參考點(diǎn)在后處理中進(jìn)行計(jì)算；
6)建立載荷步，根據(jù)力的平衡及等效原理，將駕駛室重量等效到軸管中心處，在此處施加駕駛室重力及相應(yīng)的等效扭矩，在扭桿調(diào)節(jié)端處施加軸向等效扭矩值，該扭矩即為駕駛室等效的扭矩；
7)根據(jù)分析結(jié)果，得出軸管與軸桿的參考點(diǎn)三個(gè)方向(X，Y，Z)的動(dòng)態(tài)位移值，通過比較這兩個(gè)參考點(diǎn)的位移值及對(duì)應(yīng)的頻率，可計(jì)算出軸管與軸桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)的間隙，然后比較幾何布置尺寸計(jì)算間隙與分析間隙，從而進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改。
[0007]在步驟5)中所述模態(tài)頻率的上、下限值即為設(shè)定的襯套動(dòng)剛度頻率上下限值，所述開始模態(tài)到結(jié)果模態(tài)是要覆蓋襯套動(dòng)剛度的最低頻率和最高頻率。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:該方法縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，響應(yīng)時(shí)間較短且準(zhǔn)確，利于解決結(jié)構(gòu)振動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)干涉異響等工程問題，從而提高整車的NVH性能，對(duì)于整車(車身、底盤、PTAE)等系統(tǒng)總成進(jìn)行動(dòng)態(tài)驗(yàn)證設(shè)計(jì)，對(duì)整車研發(fā)具有非常重要指導(dǎo)意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明方法分析流程圖，
圖2為軸管與軸桿動(dòng)態(tài)變形對(duì)比圖，
附圖2中:1為軸桿，2為軸管。

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明:
實(shí)施例:參見圖1，圖2。
[0011]一種基于模態(tài)頻率響應(yīng)的振動(dòng)干涉異響的結(jié)構(gòu)NVH分析方法，其步驟如下:
O根據(jù)兩個(gè)結(jié)構(gòu)件通過橡膠襯套連接時(shí)的間隙動(dòng)態(tài)變形情況，采用CAE軟件進(jìn)行分析。首先是橡膠襯套參數(shù)收集，即襯套的三個(gè)方向(X，Y，Z向)的動(dòng)剛度曲線，若沒有動(dòng)剛度曲線，則要通過試驗(yàn)測量襯套三個(gè)方向的動(dòng)剛度值；
2)結(jié)構(gòu)部件基本參數(shù)收集,包括軸管、軸桿、安裝支架及底座等幾何尺寸、材料參數(shù)、三維模型；
3)根據(jù)三維模型在商業(yè)軟件Hypermesh中建立機(jī)構(gòu)有限元網(wǎng)格模型,支架采用殼單元建模，底座先采用殼單元建立包絡(luò)網(wǎng)格模型，然后根據(jù)殼單元網(wǎng)格模型建立實(shí)體網(wǎng)格模型，軸桿采用六面體單元建模，提高分析精度，螺栓連接處采用剛性單元連接，焊縫采用殼單元對(duì)應(yīng)連接或剛性單元連接；
4)將建立好的支架、軸管及軸桿等網(wǎng)格模型導(dǎo)入到商業(yè)軟件Abaqus中裝配，建立襯套連接屬性，并賦予襯套動(dòng)剛度值，即每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)一個(gè)剛度；
5)建立分析步，分析步包括兩個(gè)，第一個(gè)分析步為求解模態(tài)分析步，計(jì)算的模態(tài)最高頻率要大于襯套動(dòng)剛度頻率，第二分析步為模態(tài)穩(wěn)態(tài)動(dòng)態(tài)分析步，在穩(wěn)態(tài)分析步中設(shè)置模態(tài)頻率的上、下限值以及求解的個(gè)數(shù)，同時(shí)設(shè)定阻尼，采用直接阻尼方法，即開始模態(tài)到結(jié)果模態(tài)，臨界阻尼比在0.1以下，在分析步中設(shè)置好軸管及軸桿參考點(diǎn)，將這兩個(gè)參考點(diǎn)在后處理中進(jìn)行計(jì)算；
6)建立載荷步，根據(jù)力的平衡及等效原理，將駕駛室重量等效到軸管中心處，在此處施加駕駛室重力及相應(yīng)的等效扭矩，在扭桿調(diào)節(jié)端處施加軸向等效扭矩值，該扭矩即為駕駛室等效的扭矩；
7)根據(jù)分析結(jié)果，得出軸管與軸桿的參考點(diǎn)三個(gè)方向(X，Y，Z)的動(dòng)態(tài)位移值，通過比較這兩個(gè)參考點(diǎn)的位移值及對(duì)應(yīng)的頻率，可計(jì)算出軸管與軸桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)的間隙，然后比較幾何布置尺寸計(jì)算間隙與分析間隙，從而進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改。
[0012]在步驟5)中所述模態(tài)頻率的上、下限值即為設(shè)定的襯套動(dòng)剛度頻率上下限值，所述開始模態(tài)到結(jié)果模態(tài)是要覆蓋襯套動(dòng)剛度的最低頻率和最高頻率。
[0013]本發(fā)明方法說明:
1、根據(jù)三維模型建立翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的有限元模型，模型包括殼單元、實(shí)體單元、螺栓連接等，有限元模型要與實(shí)際相吻合。
[0014]2、在Abaqus中定義運(yùn)動(dòng)關(guān)系,運(yùn)動(dòng)關(guān)系包括鉸鏈連接及襯套連接等。鉸鏈連接模擬時(shí)要選擇鉸鏈的局部坐標(biāo)系，同樣襯套建立也在要其局部坐標(biāo)系上。
3、基于模態(tài)頻率響應(yīng)的動(dòng)態(tài)分析方法，首先要建立模態(tài)頻率求解的分析步，提取的頻率總數(shù)要大于所需要關(guān)注的頻率段；其次是建立動(dòng)態(tài)分析步，其分析步中的開始模態(tài)和結(jié)束模態(tài)要覆蓋激勵(lì)力的最低頻率和最高頻率，選擇直接阻尼，并定義臨界阻尼比。(典型的取值范圍在1%_10%)。
4、采用模態(tài)頻率響應(yīng)分析，載荷定義要與實(shí)際相吻合，主要采用的是駕駛室重力的等效，將駕駛室重力等效后施加到軸管上，同時(shí)為了保持力的平衡，在扭桿調(diào)節(jié)端施加等效的扭矩值。
5、根據(jù)分析結(jié)果讀取翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中通過襯套連接的軸管與軸桿的參考點(diǎn)位移值。通過動(dòng)態(tài)變形量，檢查部件間的運(yùn)動(dòng)間隙，進(jìn)而為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
[0015]基于模態(tài)頻率響應(yīng)的動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)是在指定的頻率范圍內(nèi)，在一定的激勵(lì)作用力下計(jì)算結(jié)構(gòu)在頻域上的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問題，這與實(shí)際工程中動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)情況相吻合，可以在設(shè)計(jì)和驗(yàn)證階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的干涉檢查分析及為改進(jìn)提供理論指導(dǎo)，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，響應(yīng)時(shí)間較短且準(zhǔn)確。通過實(shí)車耐久路試試驗(yàn)驗(yàn)證了此分析方法的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。
[0016]本發(fā)明的實(shí)施例公布的是較佳的實(shí)施例，但并不局限于此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，極易根據(jù)上述實(shí)施例，領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于模態(tài)頻率響應(yīng)的振動(dòng)干涉異響的結(jié)構(gòu)NVH分析方法，其步驟如下: O根據(jù)兩個(gè)結(jié)構(gòu)件通過橡膠襯套連接時(shí)的間隙動(dòng)態(tài)變形情況，采用CAE軟件進(jìn)行分析，首先是橡膠襯套參數(shù)收集，即襯套的三個(gè)方向(X，Y，Z向)的動(dòng)剛度曲線，若沒有動(dòng)剛度曲線，則要通過試驗(yàn)測量襯套三個(gè)方向的動(dòng)剛度值； 2)結(jié)構(gòu)部件基本參數(shù)收集,包括軸管、軸桿、安裝支架及底座等幾何尺寸、材料參數(shù)、三維模型； 3)根據(jù)三維模型在商業(yè)軟件Hypermesh中建立機(jī)構(gòu)有限元網(wǎng)格模型,支架采用殼單元建模，底座先采用殼單元建立包絡(luò)網(wǎng)格模型，然后根據(jù)殼單元網(wǎng)格模型建立實(shí)體網(wǎng)格模型，軸桿采用六面體單元建模，提高分析精度，螺栓連接處采用剛性單元連接，焊縫采用殼單元對(duì)應(yīng)連接或剛性單元連接； 4)將建立好的支架、軸管及軸桿等網(wǎng)格模型導(dǎo)入到商業(yè)軟件Abaqus中裝配，建立襯套連接屬性，并賦予襯套動(dòng)剛度值，即每個(gè)頻率對(duì)應(yīng)一個(gè)剛度； 5)建立分析步，分析步包括兩個(gè)，第一個(gè)分析步為求解模態(tài)分析步，計(jì)算的模態(tài)最高頻率要大于襯套動(dòng)剛度頻率，第二分析步為模態(tài)穩(wěn)態(tài)動(dòng)態(tài)分析步，在穩(wěn)態(tài)分析步中設(shè)置模態(tài)頻率的上、下限值以及求解的個(gè)數(shù)，同時(shí)設(shè)定阻尼，采用直接阻尼方法，即開始模態(tài)到結(jié)果模態(tài)，臨界阻尼比在0.1以下，在分析步中設(shè)置好軸管及軸桿參考點(diǎn)，將這兩個(gè)參考點(diǎn)在后處理中進(jìn)行計(jì)算； 6)建立載荷步，根據(jù)力的平衡及等效原理，將駕駛室重量等效到軸管中心處，在此處施加駕駛室重力及相應(yīng)的等效扭矩，在扭桿調(diào)節(jié)端處施加軸向等效扭矩值，該扭矩即為駕駛室等效的扭矩； 7)根據(jù)分析結(jié)果，得出軸管與軸桿的參考點(diǎn)三個(gè)方向(X，Y，Z)的動(dòng)態(tài)位移值，通過比較這兩個(gè)參考點(diǎn)的位移值及對(duì)應(yīng)的頻率，可計(jì)算出軸管與軸桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)的間隙，然后比較幾何布置尺寸計(jì)算間隙與分析間隙，從而進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模態(tài)頻率響應(yīng)的振動(dòng)干涉異響的結(jié)構(gòu)NVH分析方法，其步驟如下: 在步驟5)中所述模態(tài)頻率的上、下限值即為設(shè)定的襯套動(dòng)剛度頻率上下限值，所述開始模態(tài)到結(jié)果模態(tài)是要覆蓋襯套動(dòng)剛度的最低頻率和最高頻率。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104408274SQ201410818585
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】成傳勝, 段龍揚(yáng), 余顯忠, 蔡志武, 黃暉 申請(qǐng)人:江鈴汽車股份有限公司